JPH02234480A - 酸化物超伝導トンネル接合素子 - Google Patents

酸化物超伝導トンネル接合素子

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JPH02234480A
JPH02234480A JP1055308A JP5530889A JPH02234480A JP H02234480 A JPH02234480 A JP H02234480A JP 1055308 A JP1055308 A JP 1055308A JP 5530889 A JP5530889 A JP 5530889A JP H02234480 A JPH02234480 A JP H02234480A
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JP
Japan
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electrode film
lower electrode
barrier layer
tunnel junction
tunnel
Prior art date
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Pending
Application number
JP1055308A
Other languages
English (en)
Inventor
Norisuke Matsukura
徳丞 松倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH02234480A publication Critical patent/JPH02234480A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトンネル接合素子に関し、特に酸化物超伝導ト
ンネル接合素子に関する。
〔従来の技術〕
以下、従来例を図により説明する。
第2図は電子情報通信学会誌の第71巻,第8号,第8
63頁に示されている様な酸化物超伝導体を用いたトン
ネル接合の一般的な従来例を示す断面図である。まず、
所定の基板21の上に、下部電極膜22としてY−Ba
−Cu−0薄膜のスパッタ成膜を行う.次に下部電極膜
22の上に中間層23−1及びトンネル障壁層23−2
を形成する.まず中間層23−1としてAg薄膜または
Au薄膜を蒸着する。次に中間層23−1の上にトンネ
ル障壁層23−2としてPbOx層またはApOx層を
形成する。そして最後にトンネル障壁層23−2の上に
上部電極膜24としてpb薄膜を形成して接合を完成さ
せる. 〔発明が解決しようとする課題〕 エピタキシャル成長は、接合における下部電極から上部
電極までの結晶構造を統一することにより、トンネル障
壁層を均一にしトンネル接谷としての特性を向上させる
ために重要である.前述の様な従来例においては、下部
電極膜22と中間層23−1、中間層23−1とトンネ
ル障壁層23−2及びトンネル障壁層23−2と上部電
極膜2各々互いに異った材料が接している構成となって
いる. さて膜の成長は一般に下地の膜などの様子によって大き
く左右されていることが分っている。このことから、従
来の様な構成では、各層が互いに異った結晶構造を持つ
なめ、エピタキシャル成長が困難である。
また下部電極M22のY−Ba−Cu−0薄膜表面層に
着目してみると、次のことが言える。Y−Ba−Cu−
0薄膜の表面にはその膜内部に比べて、結晶構造に一様
性がなく、また、酸素欠損や不純物などが劣化層として
存在する。このことは、良好な超伝導トンネル接合を作
るのに大きな障害となる。
本発明の目的は、上述の問題点を解消した酸化物超伝導
トンネル接合素子を得ることである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明により、所定基板上に形成された結晶方位の揃っ
た超伝導性のセラミックス下部電極膜と、前記セラミッ
クス下部電極膜上にエピタキシャル成長された、下部電
極膜と同一材料で非超伝導性のトンネル障壁層と、前記
トンネル障壁層上にエピタキシャル成長された超伝導性
のセラミックス上部電極膜とを有することを特徴とする
酸化物超伝導トンネル接合素子が得られる。
〔作用〕
本発明によれば、トンネル接合素子を構成している下部
電極膜,トンネル障壁層及び上部電極膜の各層は同一材
料であるセラミックス材料からなる.このことにより下
部電極膜から上部電極膜までの各層は結晶方位の揃った
エピタキシャル成長膜として容易に形成することができ
る。従って下部電極膜とトンネル障壁層との接合面及び
トンネル障壁層と上部電極膜との接合面である、各膜の
界面においては、酸素欠損や不純物の混入などによる劣
化層としての存在する確率を低くすることができる. 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第2図は本発明の一実施例を示す断面図である。
構造としてまず、所定の基板には、S r T i03
 (チタン酸ストロンチウム)基板11の(100)面
を選ぶ。次に、SrTi03基板11上に形成するセラ
ミックス下部電極膜12として、例えばY−Ba−Cu
−0を選び、結晶方位の揃った、例えば格子定数として
a軸を3.88人,b軸を3,83人そしてC軸を11
.69人とする。斜方晶系のC軸配向した超伝導性Y−
Ba−Cu−0エピタキシャル成長膜を設ける。次に、
セラミックス下部電極膜12上には、これと同一材料の
トンネル障壁層13としてEガン蒸着により、例えば格
子定数としてa軸を3,83人,b軸を3.83人そし
てC軸を11.78人とする正方晶系の絶縁性のY−B
a−Cu一〇からなるエピタキシャル成長層を形成する
。そして最後に、トンネル障壁層13上に形成するセラ
ミックス上部電極膜14としてはセラミックス下部電極
膜12及びトンネル障壁JI13と同一材料であるY−
Ba−Cu−0を選んで、超伝導性のエピタキシャルY
−Ba−Cu−○膜を形成させる。このように膜をエピ
タキシャル成長させることにより、各層の接合面近辺層
における劣化の度合を低くすることが可能となる。尚、
この作用は酸化物超伝導体の材料がBa系または”IM
系と異なった材料の場合においても同様である。
次にトンネル接合の製造方法について説明する. 成膜装置内、例えば電子ビーム(Eガン)蒸着装置の真
空室内の基板ホルダ一部に設置されたS rT i 0
3基板11の(100)面に対して基板温度(例えば7
00℃)や成長速度(例えば1nm/min)などエピ
タキシャル成長の条件に合わせて超伝導性のY−Ba−
Cu−0であるセラミックス下部電極膜12としてEガ
ン蒸着によって例えば格子定数としてa軸を3.88人
,b軸を3.83人そしてC軸を11.69人とする斜
方晶系のC軸配向したエピタキシャル成長膜を形成させ
る.そしてセラミックス下部電極膜12の成膜工程に引
き続き、次の工程として下部電極膜と同一材料のトンネ
ル障壁層13の形成として成膜を行う.トンネル障壁層
13の形成はY一Ba−Cu−0@の膜組成を適当に変
えることにより例えば0(酸素)の膜内含有量を超伝導
性の場合よりも15%程減らして、例えば膜組成として
はY:Ba:Cu:O=1:2:3:7をY:Ba:C
u:○=1:2:3:6に変え、格子定数としてはa軸
を3.83人,b軸を3.83人そしてC軸を11.7
8人とする正方晶系の絶縁性のY−Ba−Cu−0にな
るように調整して、エピタキシャル成長層をEガン蒸着
により得る。
更に連続して、トンネル障壁層13上に、超伝導性のY
−Ba−Cu−0からなるセラミックス上部電極膜24
としてエピタキシャル成長する条件によりEガン蒸着で
エピタキシャル成長膜を形成させて、最後の工程を終了
する.以上の様に本発明のトンネル接合の製造プロセス
におけるセラミックス下部電極膜12の形成からセラミ
ックス上部電極膜14の形成までの全工程が、同一真空
中において連続して製造する方法によって行われるもの
である。従って各界面に劣化層ができる可能性が大きく
減少し良好な接合が形成される。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、トンネル接合素子
の下部電極膜から上部電極膜までの各層において結晶構
造が全体的に統一されたエピタキシャル成長膜からなり
、トンネル障壁層が均一で良好な特性を有するトンネル
接合が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すトンネル接合素子チッ
プの断面図、第2図は従来例を示すトンネル接合素子チ
ップの断面図である。 11・・・SrTi03基板、12・・・セラミックス
下部電極膜、13・・・トンネル障壁層、14・・・セ
ラミックス上部電極膜、21・・・基板、22・・・下
部電極膜、23−1・・・中間層、23−2・・・トン
ネル障壁層、24・・・上部電極膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 所定基板上に形成された結晶方位の揃った超伝導性のセ
    ラミックス下部電極膜と、前記セラミックス下部電極膜
    上にエピタキシャル成長された、下部電極膜と同一材料
    で非超伝導性のトンネル障壁層と、前記トンネル障壁層
    上にエピタキシャル成長された超伝導性のセラミックス
    上部電極膜とを有することを特徴とする酸化物超伝導ト
    ンネル接合素子。
JP1055308A 1989-03-07 1989-03-07 酸化物超伝導トンネル接合素子 Pending JPH02234480A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02260674A (ja) * 1989-03-31 1990-10-23 Sumitomo Electric Ind Ltd トンネル型ジョセフソン素子とその作製方法
JPH05167115A (ja) * 1991-12-16 1993-07-02 Nec Corp 超伝導三端子素子

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